Technische Universität Ilmenau

Computergrafik 2 - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu unseren Studiengängen. Rechtlich verbindliche Angaben zum Verlauf des Studiums entnehmen Sie bitte dem jeweiligen Studienplan (Anlage zur Studienordnung). Bitte beachten Sie diesen rechtlichen Hinweis. Angaben zum Raum und Zeitpunkt der einzelnen Lehrveranstaltungen entnehmen Sie bitte dem aktuellen Vorlesungsverzeichnis.

Fachinformationen zu Computergrafik 2 im Studiengang Master Informatik 2013
Fachnummer241
Prüfungsnummer2200459
FakultätFakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebietsnummer 2252 (Graphische Datenverarbeitung)
Fachverantwortliche(r)Prof. Dr. Beat Brüderlin
TurnusWintersemester
SpracheDeutsch
Leistungspunkte
Präsenzstudium (h)
Selbststudium (h)
VerpflichtungPflicht
Abschlusskeiner
Details zum Abschluss
Anmeldemodalitäten für alt. Leistungen
max. Teilnehmerzahl
Vorkenntnisse

Programmierkenntnisse, Grundlagen Algorithmen & Datenstrukturen

Computergrafik wird empfohlen

Lernergebnisse

Die Studierenden erlenen vertiefte Kenntnisse über die Umsetzung von Echtzeitgrafiken und deren Grenzen in Bezug auf physikalische Korrektheit.

Inhalt

Der Schwerpunkt der Vorlesung liegt auf Echtzeitansätzen, die möglichst realistische Darstellung, mittels effizienter Algorithmen und spezieller Grafikeffekte ermöglichen, sowie deren Umsetzung auf aktueller Grafikhardware. Ein Ausblick auf die freie Programmierbarkeit von Grafikkarten (GPGPU) wird gegeben.

Die Vorlesung beginnt mit einer Gegenüberstellung physik-basierter Renderingverfahren, welche physikalisch korrekte Darstellungen ermöglichen (z.B. Photontracing) im Vergleich zu vereinfachten, hardwareunterstützten Verfahren (fixed function pipeline). Eine Abschätzung der Anzahl Photonen einer Beispiel-Lichtquelle dient als Hinweise für die Schwierigkeit, bzw. potentielle Unmöglichkeit einer Echtzeitimplementierung von Photontracing:

  • Als einfachster Ansatz werden Algorithmen der fixed function OpenGL Pipeline und deren hardwarenahe Programmierung auf aktueller Grafikarchitektur genauer beleuchtet:
  • Shader Prozessoren, programmierbare Shader
  • Hardwarearchitektur: nVidia Fermi / Kepler-Architektur
  • Programmierung von GPUs, SIMD, Multi Threading, bedingte Verzweigung
  • Parallelisierung, Pipeline-Architektur, Pipeline-Stalls, Caches, Latenz, Throughput (bandwidth), vertex, vs fill-rate limitation, load balancing, latency hiding
  • Echtzeit Darstellung fast unbegrenzten Datenmengen auf GPUs - Visibility-guided Rendering (VGR): Culling Verfahren, Hardware Occlusion Culling, Beschleunigungsstrukturen. Technische Einzelheiten: Out-of core, asynchronous, memory management
  • Randomized z-buffer -Ansatz
  • Virtual Textures (Very large Textures)
  • Shadow Maps, Perspective shadow maps, Cascaded Shadow Maps
  • Post Processing: Blur filter, Depth of Field, Soft Shadows, Area Light sources, Penumbrae, SSAO, Gradient, LaPlace
  • Deferred Shading, Große Anzahl Lichtquellen, Anti Aliasing for DS, HDRI, Tone Mapping
  • BRDF Encoding Global Illum in Materials: Spherical Harmonics, BTF

Voxel Cone Tracing, Reflective Shadow Maps, Instant Radiosity, cascaded light propagation volumes, Light Skin- Verfahren

Medienformen

Skripte als Powerpoint und PDF

Literatur

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Lehrevaluation

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modul- und Fachbeschreibungen durch den Modul- oder Fachverantwortlichen finden Sie auf den Infoseiten zum Modulkatalog.